(57)【要約】【課題】余剰汚泥の減量効率を低下させることなく、減量にかかるランニングコストを低減する、優れた余剰汚泥減量方法及び装置を提供する。【解決手段】余剰汚泥減量装置８０において、第１の超音波処理槽８２で余剰汚泥を形成するフロックを微小化して、アルカリ処理槽７２で余剰汚泥内に存在する微生物の細胞壁を効果的に軟弱化して可溶化し易くし、第２の超音波処理槽８４で軟弱化した細胞壁が破砕することにより、余剰汚泥の可溶化を短時間で効果的に行えると共に、ランニングコストを大幅に削減することができる。そして、固液分離槽６２で固液分離された未可溶化成分のみを、未可溶化成分循環管６４又は未可溶化成分分配管９４で循環させて再び可溶化処理することにより、余剰汚泥の減量を極めて効率よく行うことができる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水を生物処理槽で活性汚泥により生物処理するとともに、該生物処理槽から流出する汚泥混合液を固液分離し、発生した余剰汚泥を可溶化処理して生物処理槽に返送することにより、余剰汚泥を減量する余剰汚泥減量方法において、
前記余剰汚泥に対して薬剤処理及び物理破砕処理を組み合わせて前記余剰汚泥の可溶化処理を行い、
前記薬剤処理及び物理破砕処理された余剰汚泥を、可溶性の可溶化成分と未可溶性の未可溶化成分とに固液分離して、
前記未可溶化成分のみを循環させて前記薬剤処理及び物理破砕処理を行うことを特徴とする余剰汚泥減量方法。
【請求項２】
前記薬剤処理及び物理破砕処理の組み合わせは、第１の物理破砕処理、薬剤処理、及び第２の物理破砕処理を順次行う組み合わせであることを特徴とする請求項１の余剰汚泥減量方法。
【請求項３】
有機性廃水を生物処理槽で活性汚泥により生物処理するとともに、該生物処理槽から流出する汚泥混合液を固液分離し、発生した余剰汚泥を可溶化処理して生物処理槽に返送することにより、余剰汚泥を減量する余剰汚泥減量装置において、
前記可溶化処理するために前記余剰汚泥に対して薬剤処理及び物理破砕処理を行う可溶化処理手段と、
該可溶化処理手段の下流に位置し、該可溶化処理手段で処理した余剰汚泥を、可溶性の可溶化成分と未可溶性の未可溶化成分とに固液分離する固液分離手段と、
該固液分離手段で分離した未可溶化成分のみを前記可溶化処理手段へ循環させる未可溶化成分循環管と、を設けることを特徴とする余剰汚泥減量装置。
【請求項４】
前記可溶化処理手段は、前記薬剤処理を行う薬剤処理槽と、前記薬剤処理された余剰汚泥に対して物理破砕処理を行う物理破砕処理槽と、を別槽として設け、
前記未可溶化成分循環管を前記物理破砕処理槽の入口に接続したことを特徴とする請求項３の余剰汚泥減量装置。
【請求項５】
前記可溶化処理手段は、
前記余剰汚泥に対して物理破砕処理を行う第１の物理破砕処理槽と、
前記第１の物理破砕処理槽で処理された余剰汚泥を薬剤処理する薬剤処理槽と、
前記薬剤処理槽で処理された余剰汚泥を再び物理破砕処理する第２の物理破砕処理槽と、で構成され、
前記未可溶化成分循環管を前記第１及び／又は第２の物理破砕処理槽の入口に接続したことを特徴とする請求項３の余剰汚泥減量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は余剰汚泥源量方法及び装置に係り、特に余剰汚泥に対して酸、アルカリ、酸化剤等による薬剤処理と、超音波、ミル、破砕機等による物理破砕処理とを行う余剰汚泥減量方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水や産業廃水等の有機性廃水（以下、廃水と称す）は、活性汚泥を用いた生物処理槽で生物処理される。その際、生物処理槽で発生した活性汚泥は、沈殿池で分離した後、返送汚泥として再び生物処理槽に戻される。しかし、生物処理槽内で増殖した微生物等により余剰の活性汚泥、すなわち余剰汚泥が生成されるため、その余剰汚泥は廃水処理の系外に引き抜かなくてはならず、その処分が問題となっている。
【０００３】
そこで、生物処理により発生する余剰汚泥の削減する方法として、引き抜いた余剰汚泥の一部をＢＯＤ化して生物処理槽に返送することにより、余剰汚泥の発生量を削減する方法が開発されている。これらには、余剰汚泥内に存在する微生物の細胞壁を機械的に破壊して余剰汚泥を処理する方法として、湿式ミル、ディスク、又は超音波を用いる方法がある。その他に、化学的に余剰汚泥を処理する方法としてオゾン等の酸化剤による方法や、酸又はアルカリ処理法等があり、生物が生成する酵素を利用することにより余剰汚泥を処理する方法である好熱細菌法等がある。また、これら上述した余剰汚泥の処理方法を組み合わせて使用する方法も採用されている。特に、特許文献１で開示されている有機性汚水の処理方法では、廃水を好気性生物処理した後、可溶化処理工程で得られる汚泥の一部をアルカリ性に調整して超音波で可溶化させ、曝気処理を行ってから再度好気性生物処理工程へ返却する。そして、可溶化処理工程で可溶化処理した汚泥の一部を再度可溶化処理工程へ戻して処理を行う。これにより、余剰汚泥がほとんど発生せずに、廃水を好気性生物処理することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２８９７５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、超音波に使用されるエネルギー量は極めて多大な量を必要とする。したがって、工業的な規模で上述した方法で余剰汚泥の減量処理を行うと、廃水処理全体にかかるランニングコストが膨大となり、工業化することは難しい。また、その他の方法においても１回の可溶化処理によって可溶化される汚泥の量には限界があるため、結果として可溶化処理を施す汚泥量が多くなってしまい、汚泥減量処理にかかるランニングコストが高くなる問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、余剰汚泥の減量効率を低下させることなく、減量にかかるランニングコストを低減する、優れた余剰汚泥減量方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、有機性廃水を生物処理槽で活性汚泥により生物処理するとともに、該生物処理槽から流出する汚泥混合液を固液分離し、発生した余剰汚泥を可溶化処理して生物処理槽に返送することにより、余剰汚泥を減量する余剰汚泥減量方法において、前記余剰汚泥に対して薬剤処理及び物理破砕処理を組み合わせて前記余剰汚泥の可溶化処理を行い、前記薬剤処理及び物理破砕処理された余剰汚泥を、可溶性の可溶化成分と未可溶性の未可溶化成分とに固液分離して、前記未可溶化成分のみを循環させて前記薬剤処理及び物理破砕処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項１によれば、廃水処理の際に発生した余剰汚泥に対して、酸、アルカリ、酸化剤等による薬剤処理と、超音波、ミル、破砕機等による物理破砕処理とを組み合わせて可溶化処理を行うことにより、短時間で効果的に余剰汚泥を可溶化できるので、可溶化処理にかかるランニングコストを大幅に抑えることができる。また、可溶化処理された余剰汚泥には、可溶性を有する可溶化成分と可溶性を有しない未可溶化成分とが含まれている。未可溶化成分は生物処理を行っても分解されずにそのまま余剰汚泥となるので、薬剤処理及び物理破砕処理後の余剰汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに固液分離して、可溶化成分を生物処理槽へ返送して生物処理により分解させ、未可溶化成分のみを再び薬剤処理及び物理破砕処理することにより、未可溶化成分は可溶化成分に分解するので生物処理が可能となる。すなわち、生物処理槽へ返送される処理された余剰汚泥は主に可溶化成分であるので、余剰汚泥の減量化を促進することができる。また、可溶化成分は再び可溶化処理されないので、可溶化処理量を低減することができる。これらにより、余剰汚泥の減量効率を低下させることなく余剰汚泥の減量にかかるランニングコストを大幅に削減することができる。
【０００９】
薬剤処理及び物理破砕処理の組み合わせは、第１の物理破砕処理、薬剤処理、及び第２の物理破砕処理を順次行う組み合わせであるとよい。これにより、余剰汚泥を形成するフロックを第１の物理破砕処理で微小化して、次の薬剤処理を効果的に行うことができる。そして、薬剤処理された余剰汚泥を第２の物理破砕処理を行うことにより、薬剤処理で軟弱化された余剰汚泥内の微生物の細胞壁を破砕することができる。このように可溶化処理を組み合わせて順次行うことにより、余剰汚泥をより短時間で効果的に可溶化させることができる上、第１の物理破砕処理における動力コストを大幅に削減することができる。
【００１０】
本発明の請求項３は前記目的を達成するために、有機性廃水を生物処理槽で活性汚泥により生物処理するとともに、該生物処理槽から流出する汚泥混合液を固液分離し、発生した余剰汚泥を可溶化処理して生物処理槽に返送することにより、余剰汚泥を減量する余剰汚泥減量装置において、前記可溶化処理するために前記余剰汚泥に対して薬剤処理及び物理破砕処理を行う可溶化処理手段と、該可溶化処理手段の下流に位置し、該可溶化処理手段で処理した余剰汚泥を、可溶性の可溶化成分と未可溶性の未可溶化成分とに固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離した未可溶化成分のみを前記可溶化処理手段へ循環させる未可溶化成分循環管と、を設けることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３によれば、生物処理槽で発生した余剰汚泥に対して薬剤処理及び物理破砕処理を同時に行う可溶化処理手段を設けることにより、余剰汚泥に存在する微生物の細胞壁を薬剤処理で軟弱化させると同時に、物理破砕処理で軟弱化した細胞壁を効果的に破砕することができる。また、物理破砕処理により余剰汚泥のフロックを微小化することができるので、余剰汚泥に対する薬剤処理をより効果的に行うことができる。このように、薬剤処理及び物理破砕処理を同時に行うことにより、余剰汚泥の可溶化をより効果的に行うことができる。こうして可溶化処理された余剰汚泥は可溶化成分及び未可溶化成分で形成される。未可溶化成分は生物処理槽で分解されないので、可溶化処理手段の下流に設けた固液分離手段で可溶化成分と未可溶化成分とに固液分離して、可溶化成分のみを生物処理槽へ返送することにより、可溶化成分が生物処理により分解される。そして、未可溶化成分を未可溶化成分循環管を介して可溶化処理手段へ循環させることにより、未可溶化成分は可溶化成分となり生物処理可能になるので、余剰汚泥の減量を効果的に行うことができる。また、可溶化成分に対しては再び可溶化処理を行わないので、可溶化処理手段の負担を少なくすることができる。これらにより、余剰汚泥の減量効率を低下させずに、余剰汚泥の減量にかかるランニングコストを大幅に削減することができる。
【００１２】
本発明の請求項４は、請求項３の前記可溶化処理手段は、前記薬剤処理を行う薬剤処理槽と、前記薬剤処理された余剰汚泥に対して物理破砕処理を行う物理破砕処理槽と、を別槽として設け、前記未可溶化成分循環管を前記物理破砕処理槽の入口に接続したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４によれば、余剰汚泥を薬剤処理槽で薬剤処理した後に物理破砕処理槽で物理破砕処理を行うことにより、薬剤処理により余剰汚泥に存在する微生物の細胞壁を軟弱化させて可溶化し易くしてから、物理破砕処理により軟弱化した細胞壁を効果的に破砕することができるので、余剰汚泥を効果的に可溶化することができる。固液分離手段で分離された未可溶化成分は薬剤処理に関して十分な処理がなされていることが多いので、未可溶成分を物理破砕処理槽に循環させて可溶化成分を生物処理槽へ返送することにより、生物処理での十分な効果を得ることができる。これらにより、余剰汚泥の減量の効率を低下させずに、減量にかかるランニングコストを低減させることができる。
【００１４】
本発明の請求項５は、請求項３の可溶化処理手段は、前記余剰汚泥に対して物理破砕処理を行う第１の物理破砕処理槽と、前記第１の物理破砕処理槽で処理された余剰汚泥を薬剤処理する薬剤処理槽と、前記薬剤処理槽で処理された余剰汚泥を再び物理破砕処理を行う第２の物理破砕処理槽と、で構成され、前記未可溶化成分循環管を前記第１及び／又は第２の物理破砕処理槽の入口に接続したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５によれば、先ず最初に第１の物理破砕処理槽で余剰汚泥を形成するフロックを微小化するので、次の薬剤処理槽での薬剤処理を効果的に行うことができる。そして、薬剤処理された余剰汚泥を第２の物理破砕処理を行うことにより、薬剤処理で軟弱化された余剰汚泥内の微生物の細胞壁を効果的に破砕することができる。このように可溶化処理が組み合わされて順次行われるので、余剰汚泥をより短時間で効果的に可溶化することができる上、余剰汚泥の減量化にかかるランニングコストを大幅に削減することができる。
【００１６】
可溶化処理された余剰汚泥は可溶化成分と未可溶化成分とに固液分離手段で固液分離される。分離された未可溶化成分のみを未可溶化成分循環管で第１の物理破砕処理槽又は第２の物理破砕処理槽へ循環させることにより、主に可溶化成分を生物処理槽へ返送することができるので、余剰汚泥の減量化を効果的に行うことができる。また、未可溶化成分のみを循環させて再び可溶化処理することにより、可溶化処理の負担を軽減できる上、薬剤処理に比べて処理時間が比較的短い物理破砕処理のみを行うので、余剰汚泥の減量にかかる時間及びランニングコストがより削減できる。さらに、第１の物理破砕処理ではフロックを微小化する程度の少ない動力ですむので、物理破砕処理にかかる時間及びランニングコストを更に低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係わる余剰汚泥減量方法及び装置における好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態である余剰汚泥減量装置１０を用いた廃水処理システム５の全体構成図であり、可溶化処理手段として可溶化処理槽を設けた例である。
【００１９】
図１に示すように、廃水処理システム５は、主に生物処理槽１２、沈殿槽２６、余剰汚泥減量装置１０で構成される。
【００２０】
生物処理槽１２は、原水調整槽１４及び曝気槽２０で構成される。原水調整槽１４にはｐＨ調整装置１８が配設されており、原水管１６から導入された廃水に対して生物処理を効果的に行えるようにｐＨの調整を行い、隣接した曝気槽２０へと流入する。曝気槽２０には、ブロア２２ａと散気管２２ｂから成る曝気装置２２が設けられており、ブロア２２ａを駆動することによって、曝気槽２０の底部に設けた散気管２２ｂから散気が行われる。これにより、曝気槽２０内の廃水が、活性汚泥及び曝気エアと混合され、好気的に生物処理される。
【００２１】
曝気槽２０で生物処理された処理水は、混合された活性汚泥とともに、流出管２４を介して沈殿槽２６に流出される。そして、沈殿槽２６の内部において活性汚泥が沈降分離され、上澄液が処理水として導出管２８から導出される。
【００２２】
一方、沈殿槽２６で沈降分離した余剰汚泥は、底部に設けられた汚泥抜取管３０を介して汚泥槽３４へ送られる。汚泥抜取管３０には分配器３２が設けられており、分配器３２を切り替えることにより、抜き取られた余剰汚泥が分配管３６を介して汚泥貯留槽３８へ送られる。汚泥貯留槽３８は抜き取られた活性汚泥を貯留する槽であり、汚泥返送ポンプ４２を駆動させると貯留した活性汚泥を汚泥返送管４０を介して生物処理槽１２の原水調整槽１４へ返送される。汚泥槽３４と汚泥貯蓄槽３８とは連結管４４で連結されており、連結ポンプ４６の方向を切り替えて駆動させることにより、余剰汚泥を連結管４４を介して汚泥槽３４又は汚泥貯留槽３８へ移送することができる。
【００２３】
汚泥槽３４内の余剰汚泥は、汚泥移送ポンプ５２を駆動させると汚泥流入管５０を介して余剰汚泥減量装置１０へと移送される。余剰汚泥減量装置１０は、主に可溶化処理手段としての可溶化処理槽５４、固液分離手段としての固液分離槽６２、及び未可溶化成分循環管６４で構成される。
【００２４】
余剰汚泥減量装置１０において、汚泥槽３４から汚泥流入管５０を介して送られた余剰汚泥は、まず最初に可溶化処理槽５４へと流入する。可溶化処理槽５４には、流入した余剰汚泥に対して薬剤処理としてのアルカリ処理を行うためのアルカリ添加装置５６と、物理破砕処理としての超音波処理を行うための超音波発振機５８とが配設されている。
【００２５】
アルカリ処理の条件は、ｐＨ１１〜１３になるようにアルカリ添加装置５６からアルカリ物質が添加され、その反応時間は３０分〜２時間以内、好ましくは１時間とする。アルカリ処理は加熱して行うと効果的ではあるが、処理する汚泥量や加熱条件によっては余剰汚泥が過度に分解され、生物処理槽１２へ返送した際に処理水を褐色化させることがあるので、注意が必要である。
【００２６】
超音波発振機５８は可溶化処理槽５４の底部に設けられており、可溶化処理槽５４内に流入した余剰汚泥に対して超音波を発振して、余剰汚泥を振動させることにより超音波処理を行う。
【００２７】
可溶化処理槽５４で処理された余剰汚泥は、処理汚泥流入管６０を介して固液分離槽６２へと流入する。固液分離槽６２において、可溶化処理された余剰汚泥は、可溶性を有する可溶化成分と、可溶性を有しない未可溶化成分とに重力沈降により固液分離される。
【００２８】
分離された可溶化成分は、可溶化成分返送管６８を介して生物処理槽１２の原水調整槽１４へ返送される。返送された可溶化成分は、原水調整槽１４のｐＨ調整装置１８でｐＨが調整されて曝気槽２０へと流入し、曝気槽２０内の活性汚泥と混合して生物処理されて分解される。
【００２９】
一方、固液分離槽６２で分離された未可溶化成分は、未可溶化成分返送ポンプ６６を駆動させることにより、未可溶化成分循環管６４を介して余剰汚泥流入管５０へ合流して可溶化処理槽５４へ流入する。流入した未可溶化成分は、可溶化処理槽５４で再びアルカリ処理及び超音波処理される。
【００３０】
次に、上記の如く構成された本発明の第１の実施の形態である余剰汚泥減量装置１０の作用について説明する。
【００３１】
生物処理槽１２で廃水を生物処理する際、廃水中のＢＯＤ濃度が高濃度になると、生物処理槽１２内の活性汚泥が活発に生物処理するとともに活性汚泥内の微生物が繁殖して、活性汚泥が増加する。活性汚泥が増加すると生物処理された処理水が濁る原因となるので、増加した活性汚泥を余剰汚泥として定期的に処理する必要がある。
【００３２】
そこで、抜き取られた余剰汚泥を可溶化処理槽５４で、薬剤処理及び物理破砕処理としてのアルカリ処理及び超音波処理を行うことにより、余剰汚泥内の微生物の細胞壁をアルカリ処理によって軟弱にして可溶化し易くするとともに、軟弱になった細胞壁は超音波発振機５８から発振された超音波によって破砕されるので、余剰汚泥を効果的に可溶化処理することができる。
【００３３】
また、可溶化処理槽５４で処理された余剰汚泥を固液分離槽６２で固液分離することにより、生物処理で分解可能な可溶化成分と、生物処理では分解できない未可溶化成分とに分離することができる。分離した可溶化成分はそのまま生物反応槽１２へ返送して生物処理できるが、未可溶化成分はそのまま生物処理槽１２へ返送しても生物処理によって分解されない。
【００３４】
そこで、未可溶化成分を未可溶化成分循環管６４を介して再び可溶化処理槽５４へ循環させることにより、未可溶化成分は可溶化処理槽５４で再び可溶化処理することができる。このように、未可溶化成分循環管６４を用いて未可溶化成分のみを可溶化処理槽５４へ循環させる経路を形成することにより、主に可溶化成分を生物処理槽１２へ返送することができるので、発生した余剰汚泥をより効果的に減量することができる。また、可溶化成分に対しては再び可溶化処理を行わないので、可溶化処理槽５４の負担を少なくするとともに、ランニングコストを抑えることができる。
【００３５】
図２は、本発明の第２の実施の形態である余剰汚泥減量装置７０を用いた廃水処理システム７の全体構成図であり、可溶化処理手段として薬剤処理槽であるアルカリ処理槽と、物理破砕処理槽である超音波処理槽と、を別々に設けた例である。
【００３６】
図２に示すように、廃水処理システム７の主な構成は第１の実施の形態と同様であるが、余剰汚泥減量装置７０において、図１の可溶化処理槽５４の代わりにアルカリ処理槽７２及び超音波処理槽７４が設けられている。アルカリ処理槽７２は余剰汚泥減量装置７０の最上流に設けられ、余剰汚泥流入管５０から流入した余剰汚泥に対してアルカリ添加装置５６からアルカリ剤を添加することにより、余剰汚泥がアルカリ処理される。アルカリ処理の条件は、本発明の第１の実施の形態と同様である。アルカリ処理された余剰汚泥は、アルカリ処理汚泥流入管７６を介して超音波処理槽７４へ流入する。超音波処理槽７４の底部には、超音波発振機５８が設置されており、流入した余剰汚泥に対して超音波を発振して振動させる。こうして超音波処理された汚泥は、超音波処理汚泥流入管７８を介して固液分離槽６２へと流入する。固液分離槽６２において、可溶化処理された余剰汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに固液分離する。分離された可溶化成分は、そのまま可溶化成分返送管６８を介して生物処理槽１２の原水調整槽１４へ流入させてｐＨ調整した後、曝気槽２０へ流入して生物処理される。一方、固液分離槽６２で分離された未可溶化成分は、未可溶化成分返送ポンプ６６を駆動させることにより、未可溶化成分循環管６４を介してアルカリ処理汚泥流入管７６と合流して超音波処理槽７４で再び超音波処理される。
【００３７】
次に、上記の如く構成された本発明の第２の実施の形態である余剰汚泥減量装置７０の作用について説明する。
【００３８】
余剰汚泥減量装置７０において、薬剤処理槽であるアルカリ処理槽７２と、物理破砕処理槽である超音波処理槽７４とを別々に設けることにより、余剰汚泥の可溶化処理能力を低減させることなく超音波処理にかかる時間を短縮できる。これにより、超音波発振器５８で消費される電力量を大幅に抑えることができるので、余剰汚泥の可溶化処理にかかるランニングコストを大幅に削減できる。また、固液分離槽６２で分離した未可溶化成分を可溶化処理が比較的短時間の超音波処理槽７４に循環させることにより、可溶化処理に負担をかけることなく、未可溶化成分を可溶化することができる。これらにより、余剰汚泥減量装置７０において、余剰汚泥の減量を効果的に行うことができる上、余剰汚泥の減量にかかるランニングコストを大幅に低減することができる。
【００３９】
図３は、本発明の第３の実施の形態である余剰汚泥減量装置８０を用いた廃水処理システム９の全体構成図であり、可溶化処理手段として第１の物理破砕処理槽である第１の超音波処理槽、薬剤処理槽であるアルカリ処理槽、及び第２の物理破砕処理槽である第２の超音波処理槽を設けた例である。
【００４０】
図３に示すように、廃水処理システム９の主な構成は第１の実施の形態と同様であるが、図１の可溶化処理槽５４の代わりに、上流から順に、第１の超音波処理槽８２、アルカリ処理槽７２、及び第２の超音波処理槽８４が設けられている。
【００４１】
余剰汚泥減量装置８０において、余剰汚泥流入管５０から移送された余剰汚泥は、まず最初に第１の超音波処理槽８２に流入する。第１の超音波処理槽８２の底部には超音波発振機５８が設けられており、超音波を発振して余剰汚泥を振動させることにより、余剰汚泥が超音波処理される。第１の超音波処理された余剰汚泥は、第１の超音波処理汚泥流入管８６を介してアルカリ処理槽７２に流入する。アルカリ処理槽７２にはアルカリ添加装置５６が設けられており、第１の超音波処理が行われた余剰汚泥に対してアルカリ剤を添加することにより、余剰汚泥がアルカリ処理される。アルカリ処理を行う条件は、本発明の第１の実施の形態と同様である。アルカリ処理された余剰汚泥は、アルカリ処理汚泥流入管８８を介して第２の超音波処理槽８４へ流入する。第２の超音波処理槽８４は第１の超音波処理槽８２と同じ構成であるが、第１の超音波処理槽８２よりも超音波の発振を強く設定されている。こうして可溶化された余剰汚泥は、第２の超音波処理汚泥流入管９０を介して固液分離槽６２へ流入する。固液分離槽６２では、可溶化処理が行われた余剰汚泥を可溶化成分と未可溶化成分とに固液分離する。分離された可溶化成分は可溶化成分返送管６８を介して原水調整槽１４へ流入してｐＨ調整された後、曝気槽２０へ流入して生物処理される。一方、未可溶化成分は、未可溶化成分返送ポンプ６６を駆動させることにより、未可溶化成分循環６４を介して余剰汚泥流入管５０と合流して、再び第１の超音波処理、アルカリ処理、及び第２の超音波処理される。未可溶化成分循環管６４には未可溶化成分分配器９２が設けられており、未可溶化成分分配器９２を切り替えることにより、未可溶化成分は未可溶化成分分配管９４を介してアルカリ処理汚泥流入管８８と合流し、第２の超音波処理槽８４に流入して再び第２の超音波処理される。
【００４２】
次に、上記の如く構成された本発明の第３の実施の形態である余剰汚泥減量装置８０の作用について説明する。
【００４３】
余剰汚泥減量装置８０において、最初に第１の物理破砕処理槽である第１の超音波処理槽８２で超音波処理することにより、余剰汚泥を形成するフロックを微小化することができる。第１の超音波処理槽８２ではフロックを微小化させる程度の少ない発振量でよいので、超音波発振機５８における電力量の消費を大幅に抑えることができる。次に薬剤処理槽であるアルカリ処理槽７２でアルカリ処理を行うことにより、余剰汚泥のフロックは微小化されているので、余剰汚泥内に存在する微生物の細胞壁を軟弱化して可溶化し易くすることができる。そして、第２の物理破砕処理槽である第２の超音波処理槽８４で超音波処理を行うことにより、アルカリ処理により軟弱化した細胞壁が超音波の振動で破砕されるので、余剰汚泥の可溶化を更に促進させることができる。これらの処理を組み合わせて順次行うことにより、余剰汚泥の可溶化処理を効果的に行うことができる上、可溶化処理にかかるランニングコストを大幅に削減することができる。
【００４４】
また、可溶化処理された余剰汚泥を固液分離槽６２で固液分離し、分離した未可溶化成分を未可溶化成分循環管６４を介して可溶化処理手段に循環させることにより、未可溶化成分は可溶化されて生物処理槽１２へ返送されるので、極めて効率良く余剰汚泥の減量を行うことができる。
【００４５】
さらに、未可溶化成分循環管６４に未可溶化成分分配器９２を設けて、未可溶化成分分配管９４を介して第２の超音波処理槽８４へ循環させる経路を新たに設けることにより、未可溶化成分を状況に応じて２つの可溶化処理手段に循環させることができる。すなわち、余剰汚泥量が増加して減量能力を上げたい場合には、未可溶化成分分配器９２を未可溶化成分分配管９４の方向へ切り替えることにより、未可溶化成分は第２の超音波処理槽８４へ循環されて可溶化処理されるので、余剰汚泥減量装置８０における可溶化処理能力の低下を防止することができる。また、余剰汚泥量が少ない場合には、未可溶性分分配器９２を未可溶化成分循環管６４の方向へ切り替えることにより、未可溶化成分は第１の超音波処理槽８２、アルカリ処理槽７２、及び第２の超音波処理槽８４を循環して可溶化処理されるので、未可溶化成分をより確実に可溶化させることができる。
【００４６】
本発明の第３の実施の形態である余剰汚泥減量装置８０を用いて余剰汚泥の減量を行うことにより、減量を極めて効果的に行うことができる上、減量にかかるランニングコストを大幅に低減させることができる。
【００４７】
なお、上述した余剰汚泥減量装置１０，７０，８０において、各部材及び装置の個数、形状、材質等は特に限定するものではない。
【００４８】
沈殿槽２６及び固液分離槽６２において、汚泥を重力沈降することによって固液分離したが、特に限定するものではない。遠心分離機、ハイドロサイクロン、膜分離装置等を設けて固液分離を行ってもよい。
【００４９】
また、生物処理槽１２において、原水調整槽１４と曝気槽２０の２槽で構成していたが、特に限定するものではない。原水をｐＨ調整しなくても生物処理に影響しない場合や、処理汚泥を返送汚泥と合流させて調整するようにすれば、生物処理槽１２を１槽にしてもよい。
【００５０】
さらに、余剰汚泥を貯留するために汚泥槽３４及び汚泥貯留槽３８を設けていたが、特に限定するものではない。代わりに沈殿槽に汚泥返送管４０を直結して、汚泥返送管４０から余剰汚泥減量装置へ分配する分配器及び分配管を設けてもよい。
【００５１】
【実施例】
以下、各試験により本発明を説明するが、本発明はこれらの試験に限定されるものではない。なお、試験汚泥として濃度３％の汚泥を２００ｍｌ使用した。
【００５２】
試験１として、第１の超音波処理槽８２、アルカリ処理槽７２、及び第２の超音波処理槽８４で可溶化処理を行い、分離された未可溶化成分を第１又は第２の超音波処理槽８２，８４へ循環させる、図３の余剰汚泥減量装置８０を用いた。第１の超音波処理槽８２における使用電力量を０．２ｋＷｈ／ｋｇとし、アルカリ処理槽７２におけるアルカリ反応条件を３０分、ｐＨ１２とし、第２の超音波処理槽８４における使用電力量を０．６ｋＷｈ／ｋｇとして、試験汚泥の可溶化試験を行った。
【００５３】
試験２として、アルカリ処理槽７２及び超音波処理槽７４の別槽で可溶化処理を行い、分離された未可溶化成分を超音波処理槽７４へ循環させる、図２の余剰汚泥減量装置７０を用いた。アルカリ処理槽７２におけるアルカリ反応条件を３０分、ｐＨ１２とし、超音波処理槽７４における使用電力量を０．８ｋＷｈ／ｋｇとして、試験汚泥の可溶化試験を行った。
【００５４】
試験３として、アルカリ処理槽７２及び超音波処理槽を別々に設けて可溶化処理を行い、分離された未可溶化成分の循環を行わない余剰汚泥減量装置を用いた。アルカリ反応条件及び使用電力量は試験２と同様である。
【００５５】
表１は試験１〜３における処理された試験汚泥の可溶化率及び使用電力総量を示している。なお、表に示される％は使用した試験汚泥量に対する可溶化した試験汚泥量の割合を示している。
【００５６】
【表１】
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表１から分かるように、第１の超音波処理、アルカリ処理、第２の超音波処理の順番で可溶化処理を行い、未可溶化成分を第２の超音波処理槽で循環させる試験１の可溶化率は５０％に達した。
【００５７】
また、試験２は試験１と試験汚泥に与えた超音波の電力は同じでも、フロックの微細化を目的とした第１の超音波処理がないため、可溶化率は試験１に比べて低いものとなった。
【００５８】
それに比べ、未可溶化成分の循環を行わなかった試験３の可溶化率は２５％に留まっており、同じ条件で未可溶化成分の循環を行った試験２の可溶化率に対して６３％程度しか可溶化が行われなかった。
【００５９】
これらの試験結果から、未可溶化成分を循環して再び超音波処理を行うことが余剰汚泥の可溶化には有効であり、第１の超音波処理、アルカリ処理、第２の超音波処理という順番で可溶化処理を行い、第１の超音波処理でフロックを微細化させることにより、より効果的な余剰汚泥の減量を図れることが分かった。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の余剰汚泥源量方法及び装置によれば、薬剤処理及び物理破砕処理を組み合わせて可溶化処理を行い、可溶化処理された余剰汚泥を固液分離して未可溶化成分のみを循環させて再度可溶化処理することにより、極めて効率のよい余剰汚泥の減量を行うことができる。
【００６１】
したがって、物理破砕処理で使用される動力を抑えても可溶化処理能力を低下することがないため、余剰汚泥の減量にかかるランニングコストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の余剰汚泥減量装置を用いた廃水処理システムの全体構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態の余剰汚泥減量装置を用いた廃水処理システムの全体構成図
【図３】本発明の第３の実施の形態の余剰汚泥減量装置を用いた廃水処理システムの全体構成図
【符号の説明】
５…廃水処理システム、１０…余剰汚泥減量装置、１２…生物処理槽、１４…原水調整槽、１６…原水管、１８…ｐＨ調整装置、２０…曝気槽、２２…曝気装置、２２ａ…ブロア、２２ｂ…散気管、２４…流出管、２６…沈殿槽、２８…導出管、３０…汚泥抜取管、３２…分配器、３４…汚泥槽、３６…汚泥分配管、３８…汚泥貯留槽、４０…汚泥返送管、４２…汚泥返送ポンプ、４４…連結管、４６…連結ポンプ、５０…余剰汚泥流入管、５２…汚泥移送ポンプ、５４…可溶化処理槽、５６…アルカリ添加装置、５８…超音波発振機、６０…処理汚泥流入管、６２…固液分離槽、６４…未可溶化成分循環管、６６…未可溶化成分返送ポンプ、６８…可溶化成分返送管、７０…余剰汚泥減量装置、７２…アルカリ処理槽、７４…超音波処理槽、７６…アルカリ処理汚泥流入管、７８…超音波処理汚泥流入管、８０…余剰汚泥減量装置、８２…第１の超音波処理槽、８４…第２の超音波処理槽、８６…第１の超音波処理汚泥流入管、８８…アルカリ処理汚泥流入管、９０…第２の超音波処理汚泥流入管、９２…未可溶化成分分配器、９４…未可溶化成分分配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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